既有橋梁防撞護欄加高提升改造分析

西華大學 四川 成都 610039

引言

隨著我國基礎建設的迅速發展，既有公路橋梁的數量龐大，由于公路橋梁的建設年代跨度較大，設計建設標準也經歷了多次更替換版，橋梁的安全防護設施設置發生了變化，同時，經過多年的養護維修處置，其防護能力有了差異。橋梁護欄結構作為公路橋梁上的安全防護設施，依靠其防護能力保護車輛人員安全。在形式上，護欄通常可分為剛性護欄、半剛性護欄和柔性護欄；柔性的纜索護欄常用于有景觀需求或高寒地帶道路，半剛性的波形梁護欄常見于道路中；剛性的鋼筋混凝土護欄則常在橋梁中使用。近年來，道路橋梁的車輛載客量增加、載重量增大，速度提高，由車輛碰撞交通事故引起的橋梁護欄損壞現象頻繁發生，人民群眾對交通安全需求逐步提升。由此可見，公路橋梁護欄對于車輛安全行駛的重要性，我們有必要采取相應的保障措施，對既有橋梁護欄調查評定及提升改造后防撞性能分析。

1 工程概況

某國省干線公路橋梁跨越河流，是一座2跨實腹式石拱橋，跨徑2×8.0m，后經過維修，將其側墻調整為混凝土結構，并將其護欄改建為F型混凝土護欄。該橋所在公路等級為三級，設計速度為40km/h，但絕大部分區段的運營管理時速為65km/h。橋面采用雙向車道，鋪裝為瀝青混凝土，凈寬為7m，兩側混凝土防撞護欄均為0.5m，總寬為8m。根據現場調查，該橋所在公路大型車輛自然車輛數量占全部車輛數量的比例為38.94%，且年平均日交通量（AADT）均大于2000 veh/d。原橋護欄為混凝土護欄，因進過多次橋面加鋪，使護欄凈高度不足，存在多處破損，已不滿足現行規范中的護欄防護等級要求，存在較大的安全隱患。為保障車行安全，滿足交通通行的安全要求，對原橋欄桿進行改造[1]。

2 護欄提升改造方案

2.1 護欄提升方案確定

圖1 護欄混凝土加高示意圖

首先對公路沿線橋梁護欄進行護欄專項調查，綜合考慮各種條件，結合公路的交通流量狀況、現有結構的承載能力計算等方面，明確各評估橋梁現狀的防護能力與防護目標，對現狀防護設施是否具備改造需求及改造條件進行評估，并根據評估結果及橋梁的現狀，提出相應的改造方案，為實施上述橋梁的防護設施提升改造工作提供理論依據與技術支持。結合橋梁護欄結構形式和實際工程情況，可拆除既有護欄新建其他滿足防護等級要求的護欄形式，也可利用既有橋梁護欄作提升改造。橋梁護欄為鋼筋混凝土護欄，高度和護欄斷面尺寸均不滿足評定等級要求時，通過在主梁和護欄頂部植筋澆筑外包混凝土增加高護欄提升；而僅當混凝土護欄高度不足，護欄斷面尺寸滿足要求時，可在護欄頂面植筋澆筑混凝土，增加護欄高度。

現場調查發現，該橋側防撞護欄平均高度為69.5cm，頂部寬度平均為24.2cm，底部寬度平均為50.0cm，其斷面底部寬度滿足三（A）級要求，僅高度不足。根據其護欄現狀，采用鋼筋混凝土結構進行加高的方式，對其護欄進行提升處置，以達到加高和加強的效果。混凝土護欄加高方案見圖1。

2.2 本方案的具體處置步驟

步驟1：對原防撞護欄做清理，鑿除原有混凝土護欄表面碳化部分，并將頂面混凝土鑿毛處置，以便新舊混凝土更好地結合；步驟2：按照合適的孔徑選用相應鉆桿，在原護欄頂面鉆孔，并根據處置橋梁防護等級需求，相應植入鋼筋；步驟3：綁扎鋼筋網，在原混凝土護欄基礎上支設模板，立模后澆筑C30混凝土[2]。

3 護欄承載力驗算

根據《公路交通安全設施設計細則》（JTG/T D81-2017）的相關規定，對于A級護欄等級要求，其碰撞荷載為170kN，荷載分布長度為1.2m。按照該細則附錄D“橋梁護欄試件設計方法”的相關規定，橋梁護欄混凝土結構部分采用線屈服（塑性鉸）理論進行計算。根據碰撞發生的位置不同，分別對在護欄標準段和護欄端部兩種情況進行驗算。

經對該橋原防撞護欄的防撞能力驗算，當碰撞發生在標準段時，防撞護欄橫向承載能力Rw=505.28kN；當碰撞發生在端部時，防撞護欄橫向承載能力Rw=361.52kN。根據驗算結果，該橋原防撞護欄的橫向承載能力滿足現行規范中，對于A級防撞護欄對于碰撞力的要求。經對該橋提升后防撞護欄的防撞能力驗算，當碰撞發生在標準段時，防撞護欄橫向承載能力Rw=627.91kN；當碰撞發生在端部時，防撞護欄橫向承載能力Rw=539.63kN。根據驗算結果，該橋提升后防撞護欄的橫向承載能力滿足現行規范中，對于A級防撞護欄對于碰撞力的要求[3]。

4 結束語

經過對橋梁護欄加高提升改造，最大限度利用原護欄結構，節約了成本。在于護欄防護性能方面，當碰撞發生在標準段時，防撞護欄橫向承載能力提高了122.63kN，當碰撞發生在端部時，防撞護欄橫向承載能力提高了178.11kN，明顯提高了既有橋梁的橋側安全防護水平。